利用整合多组学策略解析小麦品系R111中一个新的赤霉病抗性QTL TaFhb-6A

《BMC Plant Biology》：Dissecting a novel Fusarium head blight resistance QTL TaFhb-6A in wheat Line R111 using integrated multi-omics strategies

　　

摘要

赤霉病（Fusarium head blight, FHB）是一种对全球小麦产量和品质构成严重威胁的毁灭性真菌病害。培育抗赤霉病品种是最可持续的解决方案，但抗病的遗传基础狭窄限制了育种进展。本研究通过小麦品种MY11与黑麦的远缘杂交，开发了一个具有稳定且高抗赤霉病能力的新小麦系R111。细胞学分析确认R111不携带可见的黑麦染色质。利用混池分离体外显子组测序（BSE-seq），我们将一个新的主效抗赤霉病数量性状位点（QTL）TaFhb-6A定位到6A染色体的0-4.5 Mb区间。竞争型等位基因特异性PCR（KASP）标记验证了该位点在多个群体中显著增强了抗赤霉病能力。通过整合转录组谱分析、单核苷酸多态性（SNP）变异和加权基因共表达网络分析（WGCNA），我们从目标区间内56个高置信度基因中筛选出两个候选激酶基因：TraesCS6A03G0005200（丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶）和TraesCS6A03G0009000（受体型蛋白激酶）。这两个基因均携带多个错义突变，且在接种禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）后在R111中的表达量显著高于感病亲本MY11。本研究为未来小麦抗赤霉病育种、分子标记辅助选择（MAS）以及TaFhb-6A位点所控制的抗性基因克隆和功能解析提供了宝贵的抗性种质、有效的分子标记和关键的遗传信息。